ES2688431T3 - Procedure and installation for the production of sulfuric acid - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para la producción de ácido sulfúrico, que comprende los pasos de: (i) alimentar ácido líquido con una primera concentración a una purificación de gas en forma de un absorbedor de lecho empaquetado o una torre de secado de lecho empaquetado; (ii) hacer pasar un gas a través de la purificación de gas de manera que se alcanza una segunda concentración del ácido líquido; (iii) retirar el ácido líquido del colector de la purificación de gas, en donde el colector de la purificación de gas está dividido por una pared divisoria en una primera y una segunda sección, caracterizado por que se ajusta la concentración del ácido líquido recogido en la primera sección a la primera concentración, se alimenta de vuelta al menos parcialmente el ácido líquido con la primera concentración desde la primera sección al paso (i), y se retira al menos parcialmente como producto el ácido líquido con la segunda concentración recogido en la segunda sección, y se ajusta con ácido o agua la concentración del ácido líquido en la primera sección.A process for the production of sulfuric acid, comprising the steps of: (i) feeding liquid acid with a first concentration to a gas purification in the form of a packed-bed absorber or a packed-bed drying tower; (ii) passing a gas through the gas purification so that a second concentration of the liquid acid is reached; (iii) withdrawing the liquid acid from the gas purification collector, wherein the gas purification collector is divided by a dividing wall into a first and a second section, characterized by adjusting the concentration of the liquid acid collected in the first section at the first concentration, the liquid acid with the first concentration is fed back at least partially from the first section to step (i), and the liquid acid with the second concentration collected in the second section, and the concentration of the liquid acid in the first section is adjusted with acid or water.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Procedimiento e instalación para la producción de ácido sulfúricoProcedure and installation for the production of sulfuric acid
La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de ácido sulfúrico u óleum, así como a instalaciones para llevar a cabo estos procedimientos.The present invention relates to a process for the production of sulfuric acid or oleum, as well as to facilities for carrying out these processes.
El ácido sulfúrico (H2SO4) puro es un líquido incoloro, translúcido, corrosivo e higroscópico, con consistencia similar al aceite. Es uno de los productos químicos básicos más importantes y se utiliza en diversos sectores técnicos, entre ellos en la producción de fertilizantes, para producir otros ácidos minerales, como agente oxidante y como agente disolvente de numerosos minerales. La concentración del H2SO4 líquido comercialmente disponible varía con el uso previsto; las concentraciones usuales se sitúan en el intervalo de 35% en peso de H2SO4 (ácido para baterías), 75% en peso de H2SO4 y 100% en peso de H2SO4.Pure sulfuric acid (H2SO4) is a colorless, translucent, corrosive and hygroscopic liquid, with an oil-like consistency. It is one of the most important basic chemical products and is used in various technical sectors, including in the production of fertilizers, to produce other mineral acids, as an oxidizing agent and as a solvent for many minerals. The concentration of commercially available liquid H2SO4 varies with the intended use; The usual concentrations are in the range of 35% by weight of H2SO4 (battery acid), 75% by weight of H2SO4 and 100% by weight of H2SO4.
El ácido sulfúrico fumante (óleum, H2S2O7) es una disolución de trióxido de azufre (SO3) en ácido sulfúrico. Se utiliza, entre otras cosas, como intermedio para el transporte de ácido sulfúrico y de compuestos que contienen ácido sulfúrico, como agente reactivo en química orgánica y en la fabricación de explosivos. La concentración de SO3 en el óleum comercialmente disponible varía con el uso previsto; las concentraciones usuales se sitúan en el intervalo de 25% en peso de SO3, 30-35% en peso de SO3 y 65% en peso de SO3.Smoking sulfuric acid (oleum, H2S2O7) is a solution of sulfur trioxide (SO3) in sulfuric acid. It is used, inter alia, as an intermediate for the transport of sulfuric acid and compounds containing sulfuric acid, as a reactive agent in organic chemistry and in the manufacture of explosives. The concentration of SO3 in the commercially available oil varies with the intended use; The usual concentrations are in the range of 25% by weight of SO3, 30-35% by weight of SO3 and 65% by weight of SO3.
Se conocen diversos métodos para preparar ácido sulfúrico u óleum, tales como el procedimiento de cámara de plomo y el de vitriolo. Debido a diversos inconvenientes de los procedimientos, hoy en día el ácido sulfúrico o el óleum se producen casi exclusivamente por el procedimiento denominado "de contacto". Para el óleum, este procedimiento lo describe, por ejemplo, Douglas K. Louie, "Handbook of Sulfuric Acid Manufacturing", 2a edición, DKL Engineering, Inc., Richmond Hill, Ontario, Canadá, 2008, página 19-7.Various methods for preparing sulfuric acid or oleic acid are known, such as the lead chamber and vitriol process. Due to various inconveniences of the processes, sulfuric acid or oleum is produced almost exclusively by the so-called "contact" process. For oil, this procedure is described, for example, by Douglas K. Louie, "Handbook of Sulfuric Acid Manufacturing", 2nd edition, DKL Engineering, Inc., Richmond Hill, Ontario, Canada, 2008, page 19-7.
El procedimiento de contacto se caracteriza, entre otras cosas, por que se envía ácido sulfúrico líquido o óleum líquido de una determinada concentración a un absorbedor, donde se produce el contacto con un gas que contiene SO3 y se origina un aumento en la concentración de dicho ácido sulfúrico u óleum. En el caso del ácido sulfúrico, se producirá una reacción exotérmica del SO3 con el agua fijada por el ácido sulfúrico, conforme a la ecuación de reacción:The contact process is characterized, among other things, by sending liquid sulfuric acid or liquid oleum of a certain concentration to an absorber, where contact with a gas containing SO3 occurs and an increase in the concentration of said sulfuric acid or oleic acid. In the case of sulfuric acid, an exothermic reaction of SO3 with the water fixed by sulfuric acid will occur, according to the reaction equation:
SO3 + H2O ^ H2SO4SO3 + H2O ^ H2SO4
En el caso del óleum, se produce una reacción exotérmica del ácido sulfúrico con SO3 conforme a la ecuación de reacción:In the case of oleum, an exothermic reaction of sulfuric acid with SO3 occurs according to the reaction equation:
SO3 + H2SO4 ^ H2S2O7SO3 + H2SO4 ^ H2S2O7
Típicamente, después de la absorción de SO3 se toma el ácido concentrado/óleum concentrado y se diluye suficientemente de modo que se puede recircular hacia el absorbedor una parte del ácido/óleum mientras que la otra parte se extrae como producto final.Typically, after the absorption of SO3 the concentrated acid / oleic acid is taken and diluted sufficiently so that one part of the acid / oleum can be recirculated towards the absorber while the other part is extracted as the final product.
El SO3 necesario se puede producir mediante la reacción de SO2 sobre un catalizador de V2O5, que normalmente se favorece con K2SO4. Se puede obtener SO2 por combustión de azufre elemental en gas seco que contenga oxígeno, por ejemplo aire seco.The necessary SO3 can be produced by the reaction of SO2 on a V2O5 catalyst, which is normally favored with K2SO4. SO2 can be obtained by combustion of elemental sulfur in dry gas containing oxygen, for example dry air.
Para generar la cantidad de gas seco con contenido de oxígeno requerida para la combustión del azufre elemental, se pueden aprovechar las propiedades higroscópicas del ácido sulfúrico. No obstante, en principio se pueden utilizar otros ácidos líquidos higroscópicos, por ejemplo el ácido fosfórico. Se conduce el gas que contiene agua al interior de una torre de secado, en donde la humedad de dicho gas es absorbida por el ácido. Como consecuencia de esta absorción, disminuirá la concentración del ácido dentro de la torre de secado. Sin embargo, para garantizar un secado suficiente se debe mantener la concentración de ácido sulfúrico en una determinada concentración mínima.To generate the amount of dry gas with oxygen content required for the combustion of elemental sulfur, the hygroscopic properties of sulfuric acid can be exploited. However, in principle other hygroscopic liquid acids can be used, for example phosphoric acid. The gas containing water is driven into a drying tower, where the humidity of said gas is absorbed by the acid. As a consequence of this absorption, the concentration of the acid inside the drying tower will decrease. However, to ensure sufficient drying, the concentration of sulfuric acid must be maintained at a certain minimum concentration.
Esto plantea el problema de que, en algunas aplicaciones, la concentración de ácido sulfúrico/óleum deseada en el producto final es distinta de la necesaria para la reacción en el absorbedor o para la eliminación de agua en la torre de secado, de modo que no es posible una dilución o concentración uniformes y una posterior división del producto formado en el absorbedor o en la torre de secado como se ha descrito más arriba. Por ejemplo, el ácido sulfúrico que se alimenta al absorbedor tiene una concentración de aproximadamente 98,5% en peso y el ácido sulfúrico retirado del absorbedor tiene típicamente una concentración de aproximadamente 99,4% en peso, mientras que la concentración deseada en el producto final se sitúa en algunos casos en torno a 99,1 - 99,2% en peso. Asimismo, puede que el ácido sulfúrico que se alimenta a la torre de secado tenga que tener una concentración mayor que aproximadamente 94% en peso, mientras que la concentración deseada en el producto final puede situarse en aproximadamente 93% en peso.This raises the problem that, in some applications, the desired sulfuric acid / oleic acid concentration in the final product is different from that required for the reaction in the absorber or for the removal of water in the drying tower, so that uniform dilution or concentration and subsequent division of the product formed in the absorber or in the drying tower as described above is possible. For example, the sulfuric acid that is fed to the absorber has a concentration of approximately 98.5% by weight and the sulfuric acid removed from the absorber typically has a concentration of approximately 99.4% by weight, while the desired concentration in the product final is in some cases around 99.1 - 99.2% by weight. Also, the sulfuric acid that is fed to the drying tower may have to have a concentration greater than about 94% by weight, while the desired concentration in the final product may be approximately 93% by weight.
En la técnica anterior, este problema se ha resuelto hasta ahora, por ejemplo, utilizando un absorbedor separado o una torre de secado separada para preparar ácido sulfúrico/óleum de la concentración deseada. Esto es técnicamente complicado e implica costes adicionales en términos de energía y de uso de materiales.In the prior art, this problem has been solved so far, for example, by using a separate absorber or a separate drying tower to prepare sulfuric acid / oleum of the desired concentration. This is technically complicated and implies additional costs in terms of energy and materials use.
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El documento US 3.172.725 describe un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1, y está dirigido a un procedimiento para producir ácido sulfúrico concentrado a partir de corrientes gaseosas que contienen de 1% a 7% de dióxido de azufre. En este caso, se limpia la corriente de gas, se enriquece y se convierte en SO3. La corriente de gas SO3 entra en contacto con una fase líquida y el trióxido de azufre es absorbido desde la fase gaseosa hacia la solución líquida. Se pueden arrastrar alguna neblina o gotitas de ácido sulfúrico en la fase gaseosa, que pasa después por un baño separador de arrastre, por encima de un dique, y a través de una disolución menos concentrada de ácido que se mantiene típicamente a una concentración de ácido de aproximadamente 63%. Así tiene lugar una eliminación sustancialmente completa del trióxido de azufre de la fase gaseosa.US 3,172,725 describes a process according to the preamble of claim 1, and is directed to a process for producing concentrated sulfuric acid from gaseous streams containing from 1% to 7% sulfur dioxide. In this case, the gas stream is cleaned, enriched and converted into SO3. The SO3 gas stream comes into contact with a liquid phase and sulfur trioxide is absorbed from the gas phase into the liquid solution. Some haze or droplets of sulfuric acid can be entrained in the gas phase, which then passes through a drag separator bath, over a dike, and through a less concentrated solution of acid that is typically maintained at an acid concentration of approximately 63%. Thus a substantially complete removal of sulfur trioxide from the gas phase takes place.
El documento EP 0 151 010 A2 proporciona un procedimiento para producir ácido sulfúrico concentrado a partir de una corriente gaseosa caliente que comprende agua y trióxido sulfúrico. Se aporta ácido sulfúrico a través de sistemas distribuidores. Se recoge el ácido en un colector dividido por una pared revestida de ladrillo antiácido, mediante la cual se separa una zona de recogida de una zona de absorción. De la zona de recogida parte un sistema de recirculación, mediante el cual también se pueden extraer porciones del ácido a través de una tubería. Además, se recirculan a los distribuidores porciones del ácido procedente de la zona de absorción.EP 0 151 010 A2 provides a process for producing concentrated sulfuric acid from a hot gaseous stream comprising water and sulfuric trioxide. Sulfuric acid is provided through distributor systems. The acid is collected in a manifold divided by a wall lined with antacid brick, by which a collection zone is separated from an absorption zone. A recirculation system starts from the collection area, through which portions of the acid can also be extracted through a pipe. In addition, portions of the acid from the absorption zone are recirculated to the distributors.
El documento DE 1 667 692 A1 enseña un procedimiento para regenerar ácido sulfúrico agotado, utilizado en un proceso de alquilación. La alquilación tiene lugar en varias cámaras de un reactor. Se pone en contacto con vapor de agua el ácido contaminado durante la alquilación, para obtener un ácido diluido, del cual se pueden separar en un decantador diluyentes contenidos. Después de esto, se alimenta el ácido diluido purificado a dos zonas de evaporación para ajustar una concentración de 97,5% en peso antes de reciclarlo.Document DE 1 667 692 A1 teaches a process for regenerating spent sulfuric acid, used in an alkylation process. Alkylation takes place in several chambers of a reactor. Contaminated acid is contacted with steam during alkylation, to obtain a diluted acid, from which can be separated into a decanter contained diluents. After this, the purified diluted acid is fed to two evaporation zones to adjust a concentration of 97.5% by weight before recycling.
El documento DE 34 10 109 A enseña una columna de lavado para la desulfuración de gases, con dos zonas de lavado que tienen, cada una, una pluralidad de conjuntos espaciados de boquillas para lavar el gas con un líquido de lavado respectivo que contiene aditivos que fijan compuestos de azufre. En la parte inferior del lavador, el líquido descargado desde las boquillas y que contiene compuestos de azufre llega a un colector al cual se añade piedra caliza. Cada una de las zonas de lavado está dotada de un sistema de circulación separado para el líquido de lavado.Document DE 34 10 109 A teaches a wash column for the desulfurization of gases, with two washing zones each having a plurality of spaced nozzle assemblies for washing the gas with a respective washing liquid containing additives that They fix sulfur compounds. At the bottom of the washer, the liquid discharged from the nozzles and containing sulfur compounds reaches a collector to which limestone is added. Each of the washing areas is provided with a separate circulation system for the washing liquid.
El objeto de la presente invención es proporcionar un método y un sistema que supere los inconvenientes de la técnica anterior que se han descrito en lo que antecede y, en particular, obtener una concentración uniforme de ácido con menores costes en términos de energía y de uso de materiales.The object of the present invention is to provide a method and a system that overcomes the drawbacks of the prior art described above and, in particular, to obtain a uniform concentration of acid with lower costs in terms of energy and use. of materials.
Este problema técnico se resuelve mediante un procedimiento y una instalación para producir ácido sulfúrico según las reivindicaciones 1 y 6, respectivamente.This technical problem is solved by a process and an installation to produce sulfuric acid according to claims 1 and 6, respectively.
De las reivindicaciones dependientes se desprenden realizaciones preferidas de la invención.Preferred embodiments of the invention follow from the dependent claims.
Al separar en dos secciones el colector de la purificación de gas, es posible retirar de una sección el producto ácido y utilizar como ácido circulante en la otra sección el ácido recogido. No se requiere un tanque de bombeo separado para el ácido circulante.By separating the gas purification manifold into two sections, it is possible to remove the acid product from one section and use the acid collected as circulating acid in the other section. A separate pumping tank is not required for circulating acid.
Preferiblemente, el ajuste de la concentración se realiza ya dentro del colector de la purificación de gas, evitando así un tanque de recogida separado.Preferably, the concentration adjustment is already carried out within the gas purification manifold, thus avoiding a separate collection tank.
Más preferiblemente, la concentración se ajusta con agua, por ejemplo agua desionizada. No obstante, también es posible utilizar ácido para ajustar la concentración, por ejemplo, un flujo cruzado de ácido procedente de una torre de secado.More preferably, the concentration is adjusted with water, for example deionized water. However, it is also possible to use acid to adjust the concentration, for example, a cross-flow of acid from a drying tower.
En una opción preferida de la invención, se controla el nivel de líquido en las dos secciones del colector, de manera que no se produce mezcla entre los líquidos de ambas secciones.In a preferred option of the invention, the level of liquid in the two sections of the manifold is controlled, so that no mixing occurs between the liquids of both sections.
Como alternativa, es posible tener un rebosamiento de líquido desde la segunda sección, siendo la concentración de ácido distinta en comparación con la concentración de ácido en la primera sección.Alternatively, it is possible to have a liquid overflow from the second section, the acid concentration being different compared to the acid concentration in the first section.
En una realización particularmente preferida, la segunda sección, de la cual se retira el ácido producto, está diseñada de manera que el volumen de líquido descendente que entra a la segunda sección es mayor que la cantidad de ácido producto retirado de la purificación de gas, de modo que siempre hay un rebosamiento hacia la primera sección, de la cual se toma el ácido circulante.In a particularly preferred embodiment, the second section, from which the product acid is removed, is designed such that the volume of descending liquid entering the second section is greater than the amount of product acid removed from the gas purification, so that there is always an overflow towards the first section, from which circulating acid is taken.
Se puede hacer pasar el gas a través de la purificación de gas tanto en flujo de corrientes paralelas como en flujo a contracorriente con relación al ácido descendente. Se prefiere la versión a contracorriente, ya que se obtiene un mayor gradiente de concentración a lo largo de la altura de la torre, lo que origina un ajuste más eficaz de la concentración de ácido con el gas.The gas can be passed through the purification of gas both in parallel stream flow and in countercurrent flow relative to the descending acid. The countercurrent version is preferred, since a greater concentration gradient is obtained along the height of the tower, which results in a more effective adjustment of the acid concentration with the gas.
Preferiblemente, el gas comprende SO3. Más preferiblemente, en el paso (ii) el gas que contiene SO3 tiene una fracción en volumen de al menos 5 a 35% en peso de SO3. Otros componentes posibles son dióxido de azufre (SO2), oxígeno (O2), nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y algunos otros componentes menores.Preferably, the gas comprises SO3. More preferably, in step (ii) the gas containing SO3 has a volume fraction of at least 5 to 35% by weight of SO3. Other possible components are sulfur dioxide (SO2), oxygen (O2), nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2) and some other minor components.
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En otra realización, el gas puede comprender dióxido de azufre (SO2). Preferiblemente, se puede reciclar a la purificación de gas el gas de salida que contiene dióxido de azufre, procedente del proceso global para la producción de ácido líquido. De este modo se puede reducir la emisión global de dióxido de azufre.In another embodiment, the gas may comprise sulfur dioxide (SO2). Preferably, the exhaust gas containing sulfur dioxide, from the overall process for the production of liquid acid, can be recycled to the gas purification. In this way the global emission of sulfur dioxide can be reduced.
El procedimiento de la invención se puede llevar a cabo principalmente con, y producir, ácido sulfúrico u óleum de cualquier concentración.The process of the invention can be carried out mainly with, and producing, sulfuric or oleic acid of any concentration.
Para el ácido sulfúrico (H2SO4), la segunda concentración de H2SO4 se sitúa preferiblemente en al menos 93% en peso, más preferiblemente al menos 99% en peso. Se prefiere además que la concentración de H2SO4 en el paso (i) sea 98 - 99% en peso.For sulfuric acid (H2SO4), the second concentration of H2SO4 is preferably at least 93% by weight, more preferably at least 99% by weight. It is further preferred that the concentration of H2SO4 in step (i) be 98-99% by weight.
Para el óleum (H2S2O7), la segunda concentración de trióxido de azufre (SO3) libre se sitúa preferiblemente en al menos 20% en peso, más preferiblemente al menos 40% en peso, mientras que la concentración máxima alcanzable de SO3 libre depende tanto de la concentración de SO3 en el gas del paso (ii) como de la temperatura del líquido o, más específicamente, de la presión parcial de SO3 sobre el óleum, que depende de la temperatura.For the oil (H2S2O7), the second concentration of free sulfur trioxide (SO3) is preferably at least 20% by weight, more preferably at least 40% by weight, while the maximum attainable concentration of free SO3 depends on both the concentration of SO3 in the gas of step (ii) as of the temperature of the liquid or, more specifically, of the partial pressure of SO3 on the oil, which depends on the temperature.
Se prefiere además que la concentración de SO3 libre en el paso (i) sea aproximadamente 1 - 2% en peso mayor que la concentración mínima preferida de SO3. Una concentración mínima típica se sitúa en 33 - 40% en peso, y se prefiere una concentración de 36% en peso.It is further preferred that the concentration of free SO3 in step (i) be approximately 1-2% by weight greater than the preferred minimum concentration of SO3. A typical minimum concentration is 33-40% by weight, and a concentration of 36% by weight is preferred.
En una realización preferida, la purificación de gas es un absorbedor, preferiblemente un absorbedor de una planta de ácido sulfúrico. El procedimiento para la producción de ácido sulfúrico con una determinada concentración mínima comprende los pasos de:In a preferred embodiment, the gas purification is an absorber, preferably an absorber of a sulfuric acid plant. The process for the production of sulfuric acid with a certain minimum concentration comprises the steps of:
(i) alimentar a una torre de absorbedor ácido líquido con una concentración que es menor que la concentración mínima;(i) feed a liquid acid absorber tower with a concentration that is less than the minimum concentration;
(ii) hacer pasar a través de la torre de absorbedor un gas que contiene trióxido de azufre (SO3) de manera que el trióxido de azufre es absorbido al menos parcialmente en el ácido líquido para aumentar la concentración del ácido líquido hasta al menos la concentración mínima;(ii) passing a gas containing sulfur trioxide (SO3) through the absorber tower so that the sulfur trioxide is absorbed at least partially in the liquid acid to increase the concentration of the liquid acid to at least the concentration minimum
(iii) retirar el ácido del colector del absorbedor,(iii) remove the acid from the absorber manifold,
en donde el colector del absorbedor está dividido por una pared divisoria en una primera y una segunda sección, en donde se diluye el ácido líquido recogido en la primera sección hasta una concentración que es inferior a la concentración mínima y luego se recircula al menos parcialmente al paso (i), y en donde se retira al menos parcialmente como producto el ácido líquido de la segunda sección.wherein the absorber manifold is divided by a dividing wall into a first and a second section, where the liquid acid collected in the first section is diluted to a concentration that is lower than the minimum concentration and then at least partially recirculated to the step (i), and where the liquid acid of the second section is at least partially removed as a product.
En otra realización preferida, la purificación de gas es una torre de secado, preferiblemente una torre de secado de una planta de ácido sulfúrico. Así pues, la presente invención también proporciona un procedimiento para la producción de ácido sulfúrico con una determinada concentración máxima dentro de una torre de secado, que comprende los pasos de:In another preferred embodiment, the gas purification is a drying tower, preferably a drying tower of a sulfuric acid plant. Thus, the present invention also provides a process for the production of sulfuric acid with a certain maximum concentration within a drying tower, comprising the steps of:
(i) alimentar a un absorbedor ácido líquido con una concentración que es mayor que la concentración (máxima) del producto;(i) feed a liquid acid absorber with a concentration that is greater than the (maximum) concentration of the product;
(ii) hacer pasar a través de una torre de secado gas que contiene agua, de manera que el agua es absorbida al menos parcialmente en el ácido líquido para reducir la concentración del ácido líquido hasta menos de la concentración máxima;(ii) passing gas containing water through a drying tower, so that water is at least partially absorbed in the liquid acid to reduce the concentration of the liquid acid to less than the maximum concentration;
(iii) retirar el ácido líquido del colector de la torre de secado,(iii) remove the liquid acid from the collector of the drying tower,
en donde el colector de la torre de secado está dividido por una pared divisoria en una primera y una segunda sección, en donde se concentra el ácido líquido recogido en la primera sección hasta una concentración que es superior a la concentración (máxima) del producto y luego se recircula al menos parcialmente al paso (i), y en donde se retira al menos parcialmente como producto el ácido líquido de la segunda sección.where the collector of the drying tower is divided by a dividing wall in a first and a second section, where the liquid acid collected in the first section is concentrated to a concentration that is greater than the (maximum) concentration of the product and then it is recirculated at least partially to step (i), and where the liquid acid of the second section is removed at least partially.
En particular, la concentración del ácido líquido dentro de la torre de secado de ácido sulfúrico debe ajustarse a una concentración superior a 92% en peso, preferiblemente de 93 a 94% en peso.In particular, the concentration of the liquid acid within the sulfuric acid drying tower should be adjusted to a concentration greater than 92% by weight, preferably from 93 to 94% by weight.
La invención comprende además una instalación para la producción de ácido sulfúrico, que es adecuada para realizar el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.The invention further comprises an installation for the production of sulfuric acid, which is suitable for performing the method according to any one of claims 1 to 5.
La instalación comprende un purificador de gas en forma de un absorbedor de lecho empaquetado o una torre de secado de lecho empaquetado, con un sistema de aportación de ácido líquido, una entrada de gas y un colector de purificador de gas con una salida de ácido, en donde el colector del purificador de gas está dividido por una pared divisoria en una primera sección y una segunda sección, en donde están dispuestas salidas separadas para la primera y la segunda sección, respectivamente, y en donde la primera sección está conectada con el sistema de aportación de ácido.The installation comprises a gas purifier in the form of a packed bed absorber or a packed bed drying tower, with a liquid acid delivery system, a gas inlet and a gas purifier manifold with an acid outlet, wherein the gas purifier manifold is divided by a dividing wall into a first section and a second section, where separate outlets are arranged for the first and second section, respectively, and where the first section is connected to the system of acid contribution.
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Se proporciona una entrada para un líquido de ajuste en la primera sección, en donde se proporciona una lanza para introducir el líquido de ajuste en la primera sección. El ajuste de la concentración también se puede realizar después de haber retirado el ácido de la primera sección.An inlet for an adjustment liquid is provided in the first section, where a lance is provided to introduce the adjustment liquid in the first section. The concentration adjustment can also be done after the acid has been removed from the first section.
La pared divisoria dentro del purificador de gas está hecha preferiblemente de ladrillo o acero al carbono o acero inoxidable, con o sin revestimiento de ladrillo.The partition wall inside the gas purifier is preferably made of brick or carbon steel or stainless steel, with or without brick cladding.
Si el nivel superior de la pared divisoria se encuentra por debajo del punto más bajo de la entrada de gas, se puede asegurar que el gas introducido en el purificador de gas no pase a través del ácido recogido en el colector del purificador de gas, con el fin de que no se produzca absorción adicional en esta sección. Además, se puede evitar la introducción de ácido en la entrada de gas y la corrosión de dicha entrada de gas.If the upper level of the dividing wall is below the lowest point of the gas inlet, it can be ensured that the gas introduced into the gas purifier does not pass through the acid collected in the gas purifier manifold, with so that no further absorption occurs in this section. In addition, the introduction of acid into the gas inlet and the corrosion of said gas inlet can be avoided.
Se prefiere que entre las secciones primera y segunda esté dispuesto un rebosadero, en particular desde la segunda sección a la primera sección.It is preferred that an overflow be arranged between the first and second sections, in particular from the second section to the first section.
Preferiblemente, está dispuesto un control de nivel en la primera sección y/o la segunda sección para evitar cualquier intercambio de ácido entre las secciones. Lo más preferido es un control de la a la segunda sección.Preferably, a level control is arranged in the first section and / or the second section to avoid any acid exchange between the sections. Most preferred is a control of the second section.
En una realización preferida particular, el purificador de gas es un absorbedor de lecho empaquetado, en donde se introduce el ácido líquido a través de un sistema de irrigación y percuela a través de un lecho empaquetado. El lecho empaquetado aumenta la superficie del ácido y, por lo tanto, favorece la absorción.In a particular preferred embodiment, the gas purifier is a packed bed absorber, where the liquid acid is introduced through an irrigation system and drilled through a packed bed. The packed bed increases the surface of the acid and, therefore, favors absorption.
En otra realización preferida, el purificador de gas es una torre de secado de lecho empaquetado.In another preferred embodiment, the gas purifier is a packed bed drying tower.
La invención también comprende una instalación para la producción de ácido sulfúrico que comprende una torre de secado y/o un absorbedor con un sistema de aportación de ácido líquido, una entrada de gas para un gas y un colector con una salida de ácido, en donde el colector está dividido por un pared divisoria en una primera sección y una segunda sección, en donde están dispuestas salidas separadas para la primera y la segunda sección, respectivamente, y en donde la primera sección está conectada con el sistema de aportación de ácido.The invention also comprises an installation for the production of sulfuric acid comprising a drying tower and / or an absorber with a liquid acid input system, a gas inlet for a gas and a manifold with an acid outlet, wherein The manifold is divided by a dividing wall into a first section and a second section, where separate outlets are arranged for the first and second sections, respectively, and where the first section is connected to the acid supply system.
Los procedimientos de la invención y las instalaciones de la invención pueden conseguir la producción de ácido sulfúrico u óleum de una determinada concentración mínima y/o máxima de una manera eficaz en cuanto a energía y recursos. La separación del colector del absorbedor y/o del colector de la torre de secado permite producir distintas concentraciones de fracciones de ácido sulfúrico o de óleum en una única instalación.The processes of the invention and the facilities of the invention can achieve the production of sulfuric or oleic acid of a certain minimum and / or maximum concentration in an efficient manner in terms of energy and resources. The separation of the collector from the absorber and / or the collector from the drying tower allows different concentrations of sulfuric acid or oleum fractions to be produced in a single installation.
A partir de la siguiente descripción de realizaciones preferidas y de los dibujos también resultarán evidentes otras realizaciones, ventajas y aplicaciones de la invención.Other embodiments, advantages and applications of the invention will also be apparent from the following description of preferred embodiments and drawings.
En los dibujos:In the drawings:
la Figura 1 muestra esquemáticamente un absorbedor adecuado para realizar el método de la invención paraFigure 1 schematically shows an absorber suitable for performing the method of the invention for
la producción de óleum con una determinada concentración máxima;oil production with a certain maximum concentration;
la Figura 2 muestra la sección inferior de un absorbedor o de una torre de secado empleados en el procedimiento e instalación de la invención;Figure 2 shows the lower section of an absorber or a drying tower used in the process and installation of the invention;
la Figura 3 es una sección transversal esquemática por la línea A-A de la Figura 2;Figure 3 is a schematic cross section along line A-A of Figure 2;
la Figura 4 muestra esquemáticamente el método de la invención para la producción de ácido sulfúrico en unFigure 4 schematically shows the method of the invention for the production of sulfuric acid in a
absorbedor;absorber;
la Figura 5 muestra esquemáticamente el método de la invención para la producción de óleum en un absorbedor;Figure 5 schematically shows the method of the invention for the production of oil in an absorber;
la Figura 6 muestra esquemáticamente el método de la invención para la producción de ácido sulfúrico con una determinada concentración mínima en una torre de secado.Figure 6 schematically shows the method of the invention for the production of sulfuric acid with a certain minimum concentration in a drying tower.
Primeramente se ilustra la invención, a modo de ejemplo, haciendo referencia a las Figuras 1 a 3.The invention is first illustrated, by way of example, with reference to Figures 1 to 3.
En la Figura 1 se representa un absorbedor 1 como una torre de absorción de lecho empaquetado que comprende un lecho empaquetado 2 situado encima de un colector 3 del absorbedor. Por encima del lecho empaquetado 2 está dispuesto un sistema 4 de aportación de ácido en forma de un sistema de irrigación conocido en la técnica, para introducir ácido sulfúrico, en particular ácido sulfúrico u óleum, que luego percuela a través del lecho empaquetado 2 y se recoge en el colector 3 del absorbedor. Por debajo del lecho empaquetado 2 está dispuesta una entrada 5 de gas, para introducir un gas que contiene trióxido de azufre (SO3) y posiblemente contiene dióxido de azufre (SO2), que luego fluye hacia arriba en flujo a contracorriente a través del lecho empaquetado 2. Por el contacto con el ácido sulfúrico descendente se absorbe trióxido de azufre en el ácido, aumentando con ello la concentración de ácido.An absorber 1 is shown in Figure 1 as a packed bed absorption tower comprising a packed bed 2 located above a collector 3 of the absorber. Above the packed bed 2, an acid delivery system 4 is arranged in the form of an irrigation system known in the art, to introduce sulfuric acid, in particular sulfuric acid or oleum, which is then pierced through the packed bed 2 and collects in collector 3 of the absorber. A gas inlet 5 is arranged below the packed bed 2, to introduce a gas containing sulfur trioxide (SO3) and possibly containing sulfur dioxide (SO2), which then flows upstream in countercurrent flow through the packed bed 2. By contact with the descending sulfuric acid, sulfur trioxide is absorbed in the acid, thereby increasing the concentration of acid.
En el caso de la producción de óleum, el trióxido de azufre no absorbido puede ser reciclado a la entrada 5 de gas aIn the case of oil production, the non-absorbed sulfur trioxide can be recycled to the gas inlet 5 at
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través de la tubería 6 de reciclaje. Como alternativa, el gas que contiene trióxido de azufre y posiblemente dióxido de azufre puede ser derivado, a través de la tubería 6, hacia a la salida 7 de gas, y mediante la válvula 8 de gas se puede ajustar la cantidad de gas derivado.through the recycling pipe 6. Alternatively, the gas containing sulfur trioxide and possibly sulfur dioxide can be derived, through the pipe 6, to the gas outlet 7, and by means of the gas valve 8 the amount of derived gas can be adjusted.
Una pared divisoria 9 divide el colector 3 del absorbedor en una primera sección 3a y una segunda sección 3b.A dividing wall 9 divides the collector 3 of the absorber into a first section 3a and a second section 3b.
Se introduce un medio diluyente, en particular agua o ácido para dilución, en la primera sección 3a a través de la tubería 10 para reducir a un valor deseado la concentración de ácido en dicha sección 3a. Mediante la válvula 11 se puede ajustar la cantidad de medio diluyente. En caso de que el medio diluyente sea ácido sulfúrico, se puede tomar el ácido para dilución de una torre de secado (no mostrada) e introducirlo en el absorbedor 1 a través de las tuberías 12 y 10. Se retira el ácido líquido de la primera sección 3a a través de la boquilla 13 de salida (Figura 2) y las tuberías 14, 15 mediante las bombas 16, 17, y luego se recicla al sistema 4 de aportación de ácido a través de la tubería 18 de reciclaje. Se puede ajustar la temperatura del ácido mediante intercambiadores de calor (enfriadores) 19, 20 antes de ser reciclado hacia el absorbedor 1.A diluent medium, in particular water or acid for dilution, is introduced into the first section 3a through the pipe 10 to reduce the acid concentration in said section 3a to a desired value. Using the valve 11, the amount of diluent medium can be adjusted. In case the diluent medium is sulfuric acid, the acid can be taken for dilution of a drying tower (not shown) and introduced into the absorber 1 through pipes 12 and 10. The liquid acid is removed from the first section 3a through the outlet nozzle 13 (Figure 2) and the pipes 14, 15 by the pumps 16, 17, and then recycled to the acid supply system 4 through the recycling pipe 18. The acid temperature can be adjusted by heat exchangers (chillers) 19, 20 before being recycled to the absorber 1.
Obviamente, es posible emplear solo una boquilla 13 de salida, tubería 14, bomba 16 e intercambiador 19 de calor, respectivamente. La dilución también se puede efectuar fuera del colector 3 del absorbedor después de retirar el ácido de la primera sección 3a.Obviously, it is possible to use only one outlet nozzle 13, pipe 14, pump 16 and heat exchanger 19, respectively. Dilution can also be carried out outside the collector 3 of the absorber after removing the acid from the first section 3a.
De la segunda sección 3b del colector 3 del absorbedor se retira el ácido/óleum como ácido/óleum producto a través de una boquilla 21 de salida (Figura 2) y la tubería 22, por medio de la bomba 23 y el intercambiador 24 de calor (enfriador), y luego se retira a través de la tubería 25 y/o se recicla parcialmente hacia la segunda sección 3b a través de la tubería 26. La cantidad de ácido/óleum reciclado puede controlarse a través de la válvula 27, controlándose mediante las válvulas 28 la cantidad de ácido/óleum producto extraído del proceso. La concentración del ácido/óleum producto se adapta al valor deseado mediante la introducción de un medio diluyente tal como agua o ácido de dilución, lo que se muestra en las Figuras 4 y 5, en donde se introduce respectivamente agua (Figura 4) o ácido (Figura 5) en el tanque 29.From the second section 3b of the collector 3 of the absorber, the acid / oleic is removed as product / oleic acid through an outlet nozzle 21 (Figure 2) and the pipe 22, by means of the pump 23 and the heat exchanger 24 (cooler), and then removed through pipe 25 and / or partially recycled to second section 3b through pipe 26. The amount of recycled acid / oleum can be controlled through valve 27, controlled by the valves 28 the amount of acid / oil product extracted from the process. The concentration of the product acid / oleum is adapted to the desired value by the introduction of a diluent medium such as water or dilution acid, which is shown in Figures 4 and 5, where water (Figure 4) or acid is respectively introduced (Figure 5) in tank 29.
La Figura 2 muestra la parte inferior del absorbedor 1 con el lecho empaquetado 2 (parcialmente) y el colector 3 del absorbedor. Como puede verse en la Figura 2, la pared divisoria 9 está hecha de ladrillo, pero también puede estar hecha de otros materiales adecuados, tales como acero al carbono, acero inoxidable, etc.Figure 2 shows the bottom of the absorber 1 with the packed bed 2 (partially) and the collector 3 of the absorber. As can be seen in Figure 2, the partition wall 9 is made of brick, but it can also be made of other suitable materials, such as carbon steel, stainless steel, etc.
En el caso de la configuración de flujo en contracorriente representada, la entrada 5 de gas para el gas que contiene SO3 está situada por debajo del lecho empaquetado 2 y su punto más bajo se encuentra a una distancia h predeterminada, preferiblemente 100-300 mm, por encima del nivel superior de la pared divisoria 9, a fin de garantizar que el gas que contiene SO3 no fluya a través del ácido producto de la segunda sección 3b.In the case of the counter-current flow configuration shown, the gas inlet 5 for the gas containing SO3 is located below the packed bed 2 and its lowest point is at a predetermined distance h, preferably 100-300 mm, above the upper level of the partition wall 9, in order to ensure that the gas containing SO3 does not flow through the acid product of the second section 3b.
En la primera sección 3a del colector 3 del absorbedor se introduce el medio diluyente, de preferencia a través de una lanza 30, directamente en el interior de la primera sección 3a. Se pueden prever otros medios para introducir el medio diluyente, tales como una boquilla por encima del nivel de ácido en la primera sección 3a. A través de la boquilla 13 se retira el ácido diluido para la primera sección 3a. El nivel de ácido en la primera sección 3a se controla en nivel para asegurar que no entre ácido diluido en la segunda sección por la pared divisoria 9.In the first section 3a of the collector 3 of the absorber, the diluent medium is introduced, preferably through a lance 30, directly into the first section 3a. Other means can be provided for introducing the diluent medium, such as a nozzle above the acid level in the first section 3a. The diluted acid for the first section 3a is removed through the nozzle 13. The level of acid in the first section 3a is controlled in level to ensure that no dilute acid enters the second section through the dividing wall 9.
El nivel de líquido en la segunda sección 3b está definido por la altura de la pared divisoria y la relación entre el ácido que percuela a la primera sección 3a desde el lecho empaquetado 2 y el flujo de ácido que se retira a través de la boquilla 21 de salida. Aunque se puede controlar en nivel el nivel de ácido en la segunda sección 3b de manera similar a la primera sección 3a, se prefiere que la segunda sección 3b (la sección de producto) esté diseñada de manera que la cantidad de líquido descendente sea mayor que el ritmo de producción, es decir, el flujo de retirada de ácido a través de la boquilla 21. Por lo tanto, siempre se produce un rebosamiento de ácido desde la segunda sección 3b hacia la primera sección 3a. El rebosamiento puede producirse por encima del nivel superior de la pared divisoria 9 o a través de un conducto de rebosamiento específico (no mostrado). El cálculo para el área mínima de la segunda sección 3b (sección de producto) se basa en:The level of liquid in the second section 3b is defined by the height of the dividing wall and the relationship between the acid that permeates the first section 3a from the packed bed 2 and the acid flow that is withdrawn through the nozzle 21 output Although the level of acid in the second section 3b can be controlled in level in a manner similar to the first section 3a, it is preferred that the second section 3b (the product section) be designed so that the amount of descending liquid is greater than the rate of production, that is, the flow of acid withdrawal through the nozzle 21. Therefore, an overflow of acid always occurs from the second section 3b to the first section 3a. The overflow may occur above the upper level of the partition wall 9 or through a specific overflow conduit (not shown). The calculation for the minimum area of the second section 3b (product section) is based on:
ritmo de producción deseado (m3/h) dividido por la tasa de irrigación (m3/m2 h)desired production rate (m3 / h) divided by the irrigation rate (m3 / m2 h)
En la Figura 6 se muestra esquemáticamente la producción de ácido sulfúrico dentro de la torre 31 de secado según la invención. La torre 31 de secado es una torre de secado con lecho empaquetado que comprende un lecho empaquetado 32 situado encima de un colector 33 de torre de secado.In Figure 6 the production of sulfuric acid within the drying tower 31 according to the invention is shown schematically. The drying tower 31 is a drying bed with a packed bed comprising a packed bed 32 located above a drying tower collector 33.
Encima del lecho empaquetado 32 está dispuesto un sistema de aportación de ácido (no mostrado), conocido en la técnica, para introducir ácido sulfúrico u óleum, que luego percuela a través del lecho empaquetado 32 y se recoge en el colector 33 de la torre de secado. Está dispuesta una entrada 34 de gas por debajo del lecho empaquetado 32 para introducir un gas que contiene agua, por ejemplo aire, y posiblemente contiene oxígeno y dióxido de azufre (SO2), que después fluye hacia arriba en flujo en contracorriente a través del lecho empaquetado 32 y se elimina a través de salida 35 de gas. El agua es absorbida por el contacto con el ácido sulfúrico que desciende, reduciendo así la concentración del ácido.Above the packed bed 32 is an acid delivery system (not shown), known in the art, for introducing sulfuric acid or oleum, which then perculates through the packed bed 32 and is collected in the manifold 33 of the tower of dried A gas inlet 34 is disposed below the packed bed 32 to introduce a gas that contains water, for example air, and possibly contains oxygen and sulfur dioxide (SO2), which then flows upward in countercurrent flow through the bed packaged 32 and removed through gas outlet 35. Water is absorbed by contact with the sulfuric acid that descends, thus reducing the concentration of the acid.
Una pared divisoria 9 divide el colector 33 de la torre de secado en una primera sección 33a y una segunda secciónA dividing wall 9 divides the collector 33 of the drying tower into a first section 33a and a second section
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
5555
33b. Mediante la introducción de ácido sulfúrico muy concentrado, a través de la tubería 36, se concentra el ácido diluido de la primera sección 33a. El ácido concentrado es reciclado, a través de la tubería 37, hacia la parte superior de la torre de secado. De la segunda sección 33b se retira ácido diluido a través de la tubería 38 y la bomba 39.33b By introducing highly concentrated sulfuric acid, through the pipe 36, the diluted acid of the first section 33a is concentrated. The concentrated acid is recycled, through the pipe 37, towards the top of the drying tower. From the second section 33b dilute acid is removed through the pipe 38 and the pump 39.
Ejemplo 1 (producción de ácido sulfúrico en el absorbedor)Example 1 (production of sulfuric acid in the absorber)
Tal como se muestra en la Figura 4, por el conducto 12 se dirige desde el absorbedor 1 ácido sulfúrico (H2SO4) líquido, a una temperatura de 70 a 90 °C, preferiblemente 80 °C, más ácido de flujo transversal procedente de la torre de secado, estando hecho el absorbedor 1 de acero inoxidable o de acero al carbono revestido de ladrillo. Aparte de tener la concentración y temperatura especificadas, el H2SO4 líquido está virtualmente libre de compuestos contaminantes tales como dióxido de azufre (SO2) y óxidos nitrosos (NOx). El H2SO4 líquido es inyectado en un volumen correspondiente a tasas de irrigación entre 10 y 40 m3/m2 h y escurre hacia abajo a través de un lecho empaquetado 2 constituido por monturas de cerámica hacia el colector 3 del absorbedor, y simultáneamente se hace pasar a su través un gas que contiene trióxido de azufre (SO3), en flujo en contracorriente, a través de la entrada de gas 5 del absorbedor 1. La entrada para el gas que contiene SO3 está situada por debajo del lecho empaquetado 2 y por encima del nivel superior de la pared divisoria 9. El gas que contiene SO3 entra al absorbedor a una temperatura de 160 a 240 °C, con una fracción en volumen de SO3 de 5 a 35% en peso. Debido a la reacción del SO3 con el agua contenida en el ácido sulfúrico, la concentración del ácido sulfúrico se incrementa hasta llegar a 99,4% en peso. El SO3 no absorbido sale del absorbedor 1 a través de la tubería 7 ubicada en la parte superior del absorbedor 1 y opcionalmente se puede reciclar. Típicamente, la fracción en volumen de SO3 se ha reducido a mucho menos del 1% en peso cuando sale del absorbedor 1.As shown in Figure 4, liquid sulfuric acid (H2SO4) is directed from conduit 12 at a temperature of 70 to 90 ° C, preferably 80 ° C, plus cross-flow acid from the tower drying, the absorber 1 being made of stainless steel or carbon steel coated with brick. Apart from having the specified concentration and temperature, the liquid H2SO4 is virtually free of contaminating compounds such as sulfur dioxide (SO2) and nitrous oxides (NOx). The liquid H2SO4 is injected in a volume corresponding to irrigation rates between 10 and 40 m3 / m2 h and drains down through a packed bed 2 constituted by ceramic frames to the collector 3 of the absorber, and simultaneously it is passed to its through a gas containing sulfur trioxide (SO3), in countercurrent flow, through the gas inlet 5 of the absorber 1. The inlet for the gas containing SO3 is located below the packed bed 2 and above the level upper part of the partition wall 9. The gas containing SO3 enters the absorber at a temperature of 160 to 240 ° C, with a volume fraction of SO3 of 5 to 35% by weight. Due to the reaction of SO3 with the water contained in sulfuric acid, the concentration of sulfuric acid increases to 99.4% by weight. The non-absorbed SO3 leaves the absorber 1 through the pipe 7 located at the top of the absorber 1 and can optionally be recycled. Typically, the volume fraction of SO3 has been reduced to much less than 1% by weight when it exits the absorber 1.
En el colector 3 del absorbedor 1 se recoge el ácido sulfúrico con una concentración de 99,4% en peso y una temperatura de 90 a 140 °C. La pared divisoria 9, hecha de ladrillos resistentes al ácido, acero al carbono o acero inoxidable, divide el colector 3 en dos secciones 3a, 3b. Se controla el nivel de líquido en la primera sección 3a de modo que no se produzca rebosamiento de líquido desde la primera sección 3a a la segunda sección 3b. Se retira de la segunda sección 3b ácido sulfúrico no diluido, a través de la tubería 22 y una bomba 23, y se alimenta en primer lugar a un intercambiador 24 de calor, donde se enfría a una temperatura de 70 a 90 °C, y luego a un diluidor opcional 29. En el diluidor 29 se ajusta con agua la concentración del ácido sulfúrico hasta la concentración final deseada de 99,1% en peso, y se retira luego como producto finalThe sulfuric acid with a concentration of 99.4% by weight and a temperature of 90 to 140 ° C is collected in the collector 3 of the absorber 1. The partition wall 9, made of acid-resistant bricks, carbon steel or stainless steel, divides the manifold 3 into two sections 3a, 3b. The liquid level in the first section 3a is controlled so that there is no liquid overflow from the first section 3a to the second section 3b. Undiluted sulfuric acid is removed from the second section 3b, through the pipe 22 and a pump 23, and is first fed to a heat exchanger 24, where it is cooled to a temperature of 70 to 90 ° C, and then to an optional diluent 29. In diluent 29 the concentration of sulfuric acid is adjusted with water to the desired final concentration of 99.1% by weight, and then removed as the final product
Mediante la aportación de agua a través de la tubería 10 se diluye hasta una concentración de 98,5% en peso el ácido sulfúrico de la primera sección 3a del colector 3 del absorbedor, preferiblemente mientras se controla constantemente la concentración del ácido sulfúrico. A través de la tubería 14 se retira del absorbedor 1 el ácido sulfúrico diluido, y se recicla al menos parcialmente al sistema 4 de aportación de ácido del absorbedor 1 a través de la tubería 18.The sulfuric acid of the first section 3a of the collector 3 of the absorber is diluted to a concentration of 98.5% by weight through the supply of water, preferably while the concentration of the sulfuric acid is constantly monitored. The diluted sulfuric acid is removed from the absorber 1 through the pipe 14, and at least partially recycled to the absorber 1 acid supply system 4 through the conduit 18.
Ejemplo 2 (producción de óleum)Example 2 (oil production)
Tal como se muestra en la Figura 5, se dirige en un bucle cerrado óleum (H2S2O7) líquido, con una concentración de SO3 libre de 34% en peso y una temperatura de 40 a 70 °C, preferiblemente 50 °C, hacia la parte superior de un absorbedor 1 hecho de acero al carbono o de acero inoxidable o de acero al carbono revestido de ladrillo. Se alimenta el óleum líquido a la parte alta de la torre, y este escurre hacia abajo a través de un lecho empaquetadoAs shown in Figure 5, it is directed in a closed loop oil (H2S2O7) liquid, with a concentration of free SO3 of 34% by weight and a temperature of 40 to 70 ° C, preferably 50 ° C, towards the part top of an absorber 1 made of carbon steel or stainless steel or carbon steel coated with brick. Liquid oil is fed to the top of the tower, and it drains down through a packed bed
2 constituido por rellenos cerámicos, por ejemplo monturas Intalox, hacia el colector 3 del absorbedor, y simultáneamente se le pone en contacto, mediante flujo en contracorriente, con un gas que contiene trióxido de azufre (SO3) que es introducido en el absorbedor 1 a través de la entrada de gas 5. La entrada para el gas que contiene SO3 está situada por debajo del lecho empaquetado 2 y por encima del nivel superior de la pared divisoria 9. El gas que contiene SO3 entra en el absorbedor a una temperatura de 160 a 240 °C y con una fracción en volumen de 5 a 35% en peso. Debido a la reacción del SO3 con el ácido contenido en el óleum, la concentración de SO3 libre en el óleum se incrementa hasta llegar a 35,5% en peso. El SO3 no absorbido sale del absorbedor 1 a través de la tubería 7 ubicada en la parte superior del absorbedor 1, y opcionalmente puede reciclarse.2 constituted by ceramic fillings, for example Intalox mounts, towards the collector 3 of the absorber, and simultaneously it is put in contact, by countercurrent flow, with a gas containing sulfur trioxide (SO3) that is introduced into the absorber 1 a through the gas inlet 5. The inlet for the gas containing SO3 is located below the packed bed 2 and above the upper level of the partition wall 9. The gas containing SO3 enters the absorber at a temperature of 160 at 240 ° C and with a volume fraction of 5 to 35% by weight. Due to the reaction of SO3 with the acid contained in the oil, the concentration of free SO3 in the oil is increased to 35.5% by weight. The non-absorbed SO3 leaves the absorber 1 through the pipe 7 located at the top of the absorber 1, and can optionally be recycled.
En el colector 3 del absorbedor 1 se recoge el óleum con una concentración de 35,5% en peso de SO3 libre y una temperatura elevada. La pared divisoria 9 divide el colector 3 en dos secciones 3a, 3b. Se controla el nivel de líquido en la primera sección 3a de modo que no se produzca rebosamiento de líquido desde la primera sección 3a a la segunda sección 3b. Se retira óleum no diluido de la segunda sección 3b, a través de la tubería 22 y una bomba 23, y se alimenta en primer lugar a un intercambiador 24 de calor y luego a un diluidor opcional 29. En el diluidor 29 se ajusta con ácido la concentración del óleum hasta la concentración final deseada de 35,1% en peso de SO3 libre, y se retira como producto final.In the collector 3 of the absorber 1 the oil is collected with a concentration of 35.5% by weight of free SO3 and an elevated temperature. The dividing wall 9 divides the manifold 3 into two sections 3a, 3b. The liquid level in the first section 3a is controlled so that there is no liquid overflow from the first section 3a to the second section 3b. Undiluted oil is removed from the second section 3b, through the pipe 22 and a pump 23, and is fed first to a heat exchanger 24 and then to an optional diluent 29. In the diluent 29 it is adjusted with acid the concentration of the oil to the desired final concentration of 35.1% by weight of free SO3, and is removed as the final product.
Mediante la aportación, a través de la tubería 10, de ácido sulfúrico que tiene una concentración de 98 a 99% en peso se diluye hasta una concentración de 34% en peso de SO3 libre el óleum de la primera sección 3a del colectorBy means of the contribution, through the pipe 10, of sulfuric acid having a concentration of 98 to 99% by weight, the oil of the first section 3a of the collector is diluted to a concentration of 34% by weight of free SO3
3 del absorbedor, preferiblemente mientras se controla y se vigila constantemente la concentración del ácido sulfúrico. A través de la tubería 14 se retira del absorbedor 1 el óleum diluido, y se recicla al menos parcialmente hacia la parte superior del absorbedor 1.3 of the absorber, preferably while the concentration of sulfuric acid is constantly monitored and monitored. The diluted oil is removed from the absorber 1 through the pipe 14, and is recycled at least partially towards the top of the absorber 1.
Ejemplo 3 (producción de ácido sulfúrico en la torre de secado)Example 3 (production of sulfuric acid in the drying tower)
Tal como se muestra en la Figura 6, se dirige desde la torre de secado 31, que está hecha de acero inoxidable o de acero al carbono revestido de ladrillo, ácido sulfúrico líquido (H2SO4) con una concentración de 94% en peso y una temperatura de 70 a 90 °C, y se inyecta en un volumen correspondiente a tasas de irrigación entre 10 a 40 m3/m2 h, y este escurre hacia abajo a través de un lecho empaquetado 32 constituido por monturas de cerámica hacia el 5 colector 33 de la torre de secado. Al mismo tiempo, se introduce en la torre 31 de secado aire, en calidad de gas que contiene agua, a través de la entrada 34 para gas. La entrada del gas se encuentra por debajo del lecho empaquetado 32 y por encima del nivel superior de la pared divisoria 9. El gas que contiene agua entra a la torre de secado a una temperatura de 5 a 40 °C. Debido a las propiedades higroscópicas del ácido sulfúrico, el agua contenida en el aire se absorbe en el ácido, y la concentración del ácido sulfúrico disminuye hasta el 93% en peso.As shown in Figure 6, it is directed from the drying tower 31, which is made of stainless steel or brick clad carbon steel, liquid sulfuric acid (H2SO4) with a concentration of 94% by weight and a temperature from 70 to 90 ° C, and injected in a volume corresponding to irrigation rates between 10 to 40 m3 / m2 h, and this drains down through a packed bed 32 constituted by ceramic mounts towards the collector 33 of The drying tower. At the same time, air drying, 31 as a gas containing water, is introduced into the gas drying tower 31 through the inlet 34 for gas. The gas inlet is below the packed bed 32 and above the upper level of the partition wall 9. The gas containing water enters the drying tower at a temperature of 5 to 40 ° C. Due to the hygroscopic properties of sulfuric acid, water contained in the air is absorbed in the acid, and the concentration of sulfuric acid decreases to 93% by weight.
10 De la torre de secado 31 sale aire seco, con un contenido de agua inferior a 50 mg(H2O)/Nm3, a través de la tubería 35 situada en la parte superior de la torre 31 de secado, y se puede utilizar para la combustión de azufre elemental. En una realización adicional, se recicla a la torre de secado el gas de salida del proceso global de producción de ácido sulfúrico, ya que este gas de salida contiene dióxido de azufre sin reaccionar.10 Dry air 31 comes out of the drying tower, with a water content of less than 50 mg (H2O) / Nm3, through the pipe 35 located at the top of the drying tower 31, and can be used for combustion of elemental sulfur. In a further embodiment, the outlet gas of the global sulfuric acid production process is recycled to the drying tower, since this outlet gas contains unreacted sulfur dioxide.
En el colector 33 de la torre de secado 31 se recoge el ácido sulfúrico con una concentración de 93% en peso y unaIn the collector 33 of the drying tower 31 the sulfuric acid is collected with a concentration of 93% by weight and a
15 temperatura de 80 a 100 °C. La pared divisoria 9 hecha de ladrillos resistentes al ácido, de acero al carbono o de acero inoxidable, divide el colector 33 en dos secciones 33a, 33b. Se controla el nivel de líquido en la primera sección 33a de modo que no se produzca rebosamiento de líquido desde la primera sección 33a a la segunda sección 33b. Se retira ácido sulfúrico de la segunda sección 33b, a través de la tubería 38 y una bomba 39, y se lleva fuera producto final.15 temperature from 80 to 100 ° C. The partition wall 9 made of acid-resistant bricks, carbon steel or stainless steel, divides the manifold 33 into two sections 33a, 33b. The liquid level in the first section 33a is controlled so that there is no liquid overflow from the first section 33a to the second section 33b. Sulfuric acid is removed from the second section 33b, through the pipe 38 and a pump 39, and the final product is taken out.
20 Se concentra hasta una concentración de 94% en peso el ácido sulfúrico de la primera sección 3a del colector 3 del absorbedor, mediante la aportación de ácido sulfúrico con una concentración de al menos 98% en peso a través de la tubería 36, preferiblemente mientras se controla constantemente la concentración de ácido sulfúrico. A través de la tubería 37 se elimina de la torre de secado 31 el ácido sulfúrico concentrado, y se recicla al menos parcialmente a la parte superior de la torre de secado 31.The sulfuric acid of the first section 3a of the collector 3 of the absorber is concentrated to a concentration of 94% by weight, by providing sulfuric acid with a concentration of at least 98% by weight through the pipe 36, preferably while the concentration of sulfuric acid is constantly monitored. Concentrated sulfuric acid is removed from the drying pipe 31 from the drying tower 31, and at least partially recycled to the top of the drying tower 31.
25 Lista de números de referencia:25 List of reference numbers:
- 1 absorbedor 1 absorber
- 2 lecho empaquetado 2 packed bed
- 3 colector del absorbedor 3 absorber manifold
- 3a primera sección 3rd section
- 30 30
- 3b segunda sección 3b second section
- 4 sistema de aportación de ácido 4 acid delivery system
- 5 entrada de gas (para gas que contiene SO3) 5 gas inlet (for gas containing SO3)
- 6 tubería de reciclaje 6 recycling pipe
- 7 salida de gas 7 gas outlet
- 35 35
- 8 válvula de gas 8 gas valve
- 9 pared divisoria 9 dividing wall
- 10 tubería 10 pipe
- 11 válvula 11 valve
- 12 tubería de flujo cruzado 12 cross flow pipe
- 40 40
- 13 boquilla de salida 13 outlet nozzle
- 14, 15 tubería de efluente ácido 14, 15 acid effluent pipe
- 16, 17 bomba 16, 17 bomb
- 18 tubería de reciclaje 18 recycling pipe
- 19, 20 intercambiador de calor 19, 20 heat exchanger
- 45 Four. Five
- 21 boquilla de salida 21 outlet nozzle
- 22 tubería 22 pipe
1010
15fifteen
23 bomba23 bomb
24 intercambiador de calor24 heat exchanger
25 tubería25 pipe
26 tubería 27, 28 válvulas26 pipe 27, 28 valves
29 diluidor29 diluent
30 lanza30 spear
31 torre de secado31 drying tower
32 lecho empaquetado de la torre de secado32 packed bed of the drying tower
33 colector de la torre de secado33 drying tower collector
34 entrada de gas34 gas inlet
35 salida de gas35 gas outlet
36 tubería36 pipe
37 tubería de reciclaje37 recycling pipe
38 tubería38 pipe
39 bomba39 bomb
h distancia desde el nivel superior de la pared divisoria 9 a la entrada 5 de gash distance from upper level of partition wall 9 to gas inlet 5
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